膨体PTFE的成型工艺是将糊膏挤压成型,形成纵向排列成纤维状的预成型品, 经干燥去除助挤剂后,在低于PTFE熔点(327℃)的温度下进行高速拉伸,再在糊膏熔点的温度下对处于拉伸状态的PTFE半成品进行热处理,得到孔隙率为40%～97%的膨体PTFE管、膜、棒等,此法称为拉伸成型。原料需选用超高分子量分散聚四氟乙烯树脂。近年来宫香山等人利用不同牌号低分子量树脂之间相溶及表面张力间极微小的差异,按一定比例混合,然后按拉伸成型法加工可制得云片状孔结构和常规纤维结节结构膨体PTFE材料。DuPont公司报道了一种新的多孔材料制备方法:在250℃～400℃温度范围内,使PTFE与一种流体接触,该流体只渗透和溶胀,但不显著溶解PTFE或消除其弹性记忆,然后冷却并从未被吸收的流体中分离渗透溶胀的聚合物。除去吸收的流体,形成具有单一DSC熔融吸热的多孔材料。这种材料可用来做宇航服、绝对清洁室服、防水雨衣、手套、鞋类、户外用帐篷或睡袋。
2.5.1 膨体聚四氟乙烯人工血管
膨体PTFE人工血管首先在美国和日本进行动物试验,于1971年人体临床开始实际应用。目前已应用到人体的各部分如:内径1mm～1.5mm的膨体PTFE人工血管已应用于脑外科手术,内径2mm的人工血管已应用于心脏搭桥手术。膨体PTFE人工血管是有微细的无规小纤维连接着PTFE小结节所形成。这些小纤维间隙充满了空气,拥有50%的气孔结构,而小结节的间隙则为15μm～30μm的连续多孔结构。它具有以下特点:(1)抗血栓性和人体适应性优;(2)不漏血液;(3)即使弯曲了也不会缠绕;(4)缝合容易,不会裂开,为了防止血管破裂,发展了膨体PTFE血管的增强技术。
增强的方式有:(1)用膨体聚四氟乙烯膜缠绕增强(2)用聚全氟乙丙烯单丝在管外缠绕成螺旋形增强。
其生产工艺流程为:PTFE树脂、助挤剂→混合→预成型→糊膏挤压→干燥→拉伸热定型→制品
本生产工艺前部和一般糊膏挤压制品相似的拉伸工艺是决定产品性能的关键。制品孔径大小、孔隙率高低均与拉伸温度、拉伸速率、拉伸倍率有关。一般控制拉伸温度200℃左右,拉伸速率100%/秒,拉伸倍率5倍左右。
主要技术要求:
(1)孔隙率为55%～70%;
(2)密度为0.2～0.4;
(3)在直径20mm的芯棒上弯曲360℃不变形;
(4)每根管的爆破压力达到0149MPa。
2.5.2 聚四氟乙烯纤维
PTFE在高温时粘度大、不流动、也不溶于各种溶剂,不能用熔融纺丝和湿法纺丝来制造PTFE纤维。前文介绍制造PTFE有两种方法:一是切割拉伸法。二是以化学纤维为载体的湿法纺丝。最近洪重光等人发明了一种制造PTFE短纤维的方法,并用该纤维制成PTFE纤维过滤材料。该方法的关键是设计一种有机高分子材料制纤设备,该设备由磨轮、包络器、风机、旋风分离器等部件构成。其中磨轮是关键,它由钢轮外缘电铸金刚石聚晶体制成。通过控制磨轮粒度、轮径、转速及加工PTFE料块尺寸等工艺条件,可以制造同长度和粗细的PTFE纤维型过滤材料。该材料的特点,如压力损耗小、过滤流量大、使用寿命长、可再生处理和重复使用。
其制造工艺是选用悬浮型PTFE树脂按一般工艺加工成一定形状和大小的料块。该料块通过制纤专用设备将加工成绒状纤维,纤维直径10-4mm～10-1mm范围,长度1mm～100mm范围。然后半成品PTFE纤维填入模具,加压,压力的大小根据过滤材料孔隙,孔径来确定,一般为50～150kg/cm2。最后烧结成型。烧结温度390℃±5℃,时间8h～12h。
为了扩展PTFE纤维的应用范围,奥地利人韦默等发明了一种稳定永久弯曲性能的PTFE纤维。该方法的特点是纤维由两种不同型号的PTFE组成,利用两组份的热空气收缩率至少有1%的差别制成,如:用AlgoflonDF200(AusimontSPA)热空气收缩值为415%,Telflon3579(DuPont生产)热空气收缩值为310%,将这两种PTFE粉末用20%的润滑剂处理,分别压成圆柱形制品,然后将这些圆柱形制品沿其轴向在中心严格地分开,再把这两种不同聚合物的1/2部分合为圆柱体压制成圆股,然后利用压延机将圆股压成011mm厚的膜,将此膜干燥,在380℃下烧结,并在此温度下以1:11比例拉伸,这样得到的膜厚度为20μm,将此膜分裂成丝,用一个切割机可将其切割成80mm长的短纤维,再将这些短纤维放在250℃的炉子中加热30分钟,这两种PTFE在加热过程中有不同程度的收缩,结果有45%弯曲,这种纤维在拉伸8%时强度可达495N/mm2。
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